Aplicação de técnicas de inteligência artificial e dados de sensoriamento remoto por imagem digital para predição da produtividade de soja (Glycine Max L.) em região do Cerrado
| dc.contributor.advisor1 | Reis, Elton Fialho dos | pt-BR |
| dc.contributor.author | Sousa, Diogo Santos | pt-BR |
| dc.contributor.referee1 | Melo, Francisco Ramos de | pt-BR |
| dc.contributor.referee2 | Souza, João Mauricio Fernandes | pt-BR |
| dc.date.accessioned | 2026-10-14T13:03:36Z | |
| dc.date.issued | 2023-03-31 | |
| dc.description.abstract | Soybean (Glycine max L.) is one of the most important crops in the world's agricultural production and essential in the context of food security. The global demand for food is growing more and more, and the adoption of new technologies that allow this production to increase in a sustainable way is necessary. In this context, the objective of this work was to verify the potential of using artificial intelligence models to estimate soybean yields based on remote sensing (RS) data obtained through aerial and orbital platforms. For this study, an area of approximately 100 hectares cultivated with soybeans during the 2021/2022 harvest was used, which was subdivided into experimental plots, totaling a sample group of 5011 plots intended for the study. The spectral response of the crop canopy at different phenological stages was measured, and finally a yield survey was conducted with a grain harvester. These spectral data were combined, and together with vegetation indexes, used to predict soybean yields through Artificial Neural Network (ANN) models. Two ANN architectures were modeled, the first using data from the Planet Scope Satellite captured at five different phenological stages of the soybean crop, and the second from UAV data at the R5 stage. The fits of the models were evaluated for the plot of test data using the statistical indices of Pearson's correlation coefficient (r), Mean Absolute Error (MAE), Mean Absolute Percentage Error (MAPE), and coefficient of determination (R²). For the prediction model based on satellite images, the best results found were in the R5 vegetative stage, with correlation values of 0.71, mean absolute error of 175.45 kg ha-1 representing a percentage error of 3.68% and R² of 0.5. As for modeling from UAV data, Pearson correlation values of 0.72, 172.94 kg ha-1 for MAE, representing an MAPE of 3.66%, and R² of 0.51, were found. Both models showed no tendency to cluster errors spatially, having a global Moran's index of around 0. The results indicate that the use of both satellite and UAV imagery, modeled by ANNs, can provide accurate and robust prediction of soybean yields. | |
| dc.description.resumo | A soja (Glycine max L.) é uma das culturas mais importantes na produção agrícola do mundo e essencial no contexto da segurança alimentar. A demanda mundial por alimentos cresce cada vez mais, sendo necessária a adoção de novas tecnologias que permitam aumentar essa produção de forma sustentável. Nesse sentido, o objetivo deste trabalho foi verificar o potencial da utilização de modelos de inteligência artificial para estimar a produtividade da soja com base em dados de sensoriamento remoto (SR) obtidos por meio de plataformas aérea e orbital. Para isso utilizou-se uma área de aproximadamente 100 hectares cultivada com soja durante a safra 2021/2022 que foi subdividida em parcelas experimentais, totalizando um grupo amostral de 5011 parcelas destinadas ao estudo. Foram mensurados dados da resposta espectral do dossel da cultura em diferentes estádios fenológicos, e, por fim, feito o levantamento de produtividade com uma colhedora automotriz de grãos. Esses dados espectrais foram combinados, e em conjunto com índices de vegetação, utilizados para prever a produtividade da soja por meio de modelos de Redes Neurais Artificiais (RNAs). Foram modeladas duas arquiteturas de RNAs, sendo a primeira utilizando imagens do Satélite Planet Scope capturadas em 5 diferentes estádios fenológicos da cultura da soja, e a segunda a partir imagens capturadas por sensor acoplado em VANT no estádio R5. Os ajustes dos modelos foram avaliados para a parcela dos dados de teste por meio de índices estatísticos de coeficiente de correlação de Pearson (r), Erro Médio Absoluto (MAE), Erro Percentual Médio Absoluto (MAPE) e coeficiente de determinação (R²). Para o modelo de predição baseado em imagens de satélite os melhores resultados encontrados foram no estádio vegetativo R5, tendo valores de correlação 0.71, erro médio absoluto de 175.45 kg ha-1 representado um erro percentual de 3.68% e R² de 0.5. Já para o a modelagem a partir de dados do VANT foram encontrados valores de correlação de Pearson de 0.72, 172.94 kg ha-1 para MAE, representando um MAPE de 3.66%, e R² de 0.51. Ambos os modelos não apresentaram tendência de agrupamento de erros espacialmente, tendo índice global de Moran próximo de 0. Os resultados indicam que a utilização tanto de imagens de satélite quanto de VANT, modelados por RNAs, podem fornecer uma predição, com precisão e robustez, da produtividade da soja. | pt-BR |
| dc.format.extent | 45 página | pt-BR |
| dc.identifier.capesdegreeprogramcode | 52012018002P8 | |
| dc.identifier.citation | SOUSA, Diogo Santos. Aplicação de técnicas de inteligência artificial e dados de sensoriamento remoto por imagem digital para predição da produtividade de soja (Glycine Max L.) em região do Cerrado. 2023. 45 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Agrícola) - Câmpus Central - Sede: Anápolis - CET - Henrique Santillo, Universidade Estadual de Goiás, Anápolis, GO, 2023. | |
| dc.identifier.uri | https://bdtd.ueg.br/handle/123456789/1955 | |
| dc.language.iso | pt-BR | |
| dc.publisher | Universidade Estadual de Goiás | pt-BR |
| dc.publisher.country | Brasil | pt-BR |
| dc.publisher.department | Coordenação de Mestrado em Engenharia Agrícola | pt-BR |
| dc.publisher.initials | UEG | pt-BR |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação Engenharia Agrícola | pt-BR |
| dc.subject | Precision farming | |
| dc.subject | Digital image processing | |
| dc.subject | Yield map | |
| dc.subject | Machine learning | |
| dc.subject | Artificial Neural Networks | |
| dc.subject.palavraschave | Agricultura de precisão | pt-BR |
| dc.subject.palavraschave | Processamento digital de imagem | pt-BR |
| dc.subject.palavraschave | Mapa de produtividade | pt-BR |
| dc.subject.palavraschave | Aprendizado de máquina | pt-BR |
| dc.subject.palavraschave | Redes neurais artificiais | pt-BR |
| dc.title | Aplicação de técnicas de inteligência artificial e dados de sensoriamento remoto por imagem digital para predição da produtividade de soja (Glycine Max L.) em região do Cerrado | |
| dc.type | Dissertação | pt-BR |
| dc.type.category | Bibliográfica | pt-BR |
